线聚焦太阳能集热器是规模化太阳能中高温利用的主要技术。而抛物槽式太阳能集热器（PTC）由于在中高温利用中具有较高的光热转换效和在规模化应用中具有很好的经济优势，被广泛地应用于太阳能热发电、太阳能空调及制冷、太阳能海水淡化、太阳能中温制氢等领域。然而，在实际应用中，从聚光集热（光热转换）到用热过程，往往需要经过多个能量转换环节，每一个环节都不可避免地存在热能损失。因此，要实现高效集热和用热的目的，就必须尽可能地减小每个环节的能量损失。另外，系统的初始投入成本也是一个必须考虑的问题。但是，要实现低成本和高效集热利用，目前的槽式太阳能系统在其聚光器、吸收器、跟踪控制器、整体系统的布置安装等方面仍然存在诸多关键问题需要解决。本文主要围绕如何提高槽式太阳能系统的光热转换效率和热利用率这一关键问题展开研究。主要研究工作包括以下几个方面。（1）对槽式聚光集热器光热转换过程的基础理论及相关技术进行了概括。对线聚焦集热管的热性能进行了理论分析；设计了一种全玻璃真空隔热的集热管，并对其光热性能进行了理论分析和测量实验。实验结果显示，这种集热管的集热效率相当于玻璃-金属真空集热管的90～93%，与腔体集热管的效率相当。（2）提出了一种计算PTC焦线能流密度分布的方法，并利用Origin软件对采用柱面接收器、V形腔体接收器和平面接收器的PTC系统的焦线能流密度分布进行了计算。根据能流密度的分布规律和所采用的接收器类型，对PTC系统的结构设计优化问题进行了研究分析。（3）对抛物槽式太阳能集热器的余弦损失效应和末端损失效应进行了理论分析和实验研究。建立了任意向、任意倾角PTC的末端损失效应、余弦损失效应的一般理论模型，提出了采用加长集热管、设置末端平面镜来削弱和补偿末端损失的方法措施，对不同方法的适用条件进行分析和讨论，并通过实验验证了各种补偿方法的可行性；建立了任意向、任意倾角PTC的光学效率的理论模型，通过对理论计算的分析讨论和实验研究，给出最佳安装方位和安装倾角的范围。（4）对槽式太阳能系统的跟踪模式以及跟踪控制设计的相关问题进行了分析研究。设计了具有快速-粗略和慢速-精确跟踪模式的跟踪控制系统。提出了一种间接测量跟踪精度的方法，并进行了跟踪精度的实测实验。对聚光器的定向偏差对系统集热效率的影响进行了实验研究。结果表明，PTC系统的指向偏差在0.40°的范围内，其集热效率变化不大。对于采用光电传感器的跟踪控制方式，给出了太阳位置传感器的正确安装方式。对槽式集热器的旋转角行程（即转轴的最大旋转角度）对PTC在全天集热量的影响进行了研究。（5）基于几何光学原理，对PTC阵列的遮挡几何模型及阵列排布进行了分析研究。建立了任意轴向PTC阵列（单轴跟踪）的遮挡模型。在综合考虑太阳直辐射日变化和光场辐射能的利用率的基础上，通过实例的理论计算，给出了不同轴向PTC阵列的最小安装距离（相邻PTC单元之间的距离）的参考值。结果显示，对于由开口宽度w=3m，长度L=20m的集热单元组成的PTC阵列，在纬度φ=25.01°的地区，任意向PTC阵列的最小安装距离可以选择在4.5～5.0m的范围。（6）对基于槽式太阳能集热器驱动的单效溴化锂吸收式制冷系统的性能进行了实验研究。主要测试了PTC系统的集热效率和单效溴化锂吸收式制冷机组的制冷系数，并对系统在供暖模式下的供暖性能进行了测试和分析。根据对系统存在的问题和不足，进行了结构优化分析，探求实现系统高效集热和高效用热的途径和方式。研究结果显示：在太阳直辐射在0.40～0.90kW/m2的范围，系统的瞬时热效率在0.42～0.55之间，系统瞬时功率在9～21kW的范围；制冷机组的平均制冷系数在0.18～0.60之间，系统的制冷系数（COP）约在0.12～0.27的范围。